(57)【要約】  本開示は輸送装置を含む。この装置は、複数の位置において複数の力を受ける表面と、複数の力に関連する情報を提供するために、前記表面の上または下に配置された複数の力センサと、表面の下の複数の車輪であって、各々がモータに結合されている複数の車輪と、コントローラとを含む。コントローラは、複数の位置における第１の複数の力を提供された情報に基づいて決定し、第１の複数の力に基づいて複数の位置に関連する基準分布を決定し、提供された情報に基づいて第２の複数の力を決定し、基準分布および第２の複数の力に基づいて装置の目標速度および目標方向を決定し、目標速度および目標方向に基づいて１つまたは複数の信号をモータに提供する。【選択図】図４Ａ
2019519415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上の複数の位置で複数の力を受ける表面と、
前記表面の上または下に配置され、表面上の複数の力に関する情報を提供する複数の力センサと、
表面の下の複数の車輪であって、複数の車輪の各々がモータに連結されている複数の車輪と、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記複数の力センサによって提供される情報に基づいて、複数の位置における第１の複数の力を決定し、
前記第１の複数の力に基づいて、前記複数の位置に関連付けられた基準分布を決定し、
前記複数の力センサによって提供される情報に基づいて、第２の複数の力を決定し、
前記基準分布と前記第２の複数の力とに基づいて、装置の目標速度を決定し、
前記装置を目標速度で移動させるために、１つ以上の第１の信号を前記モータに供給する、
輸送用装置。
【請求項２】
前記コントローラが、前記第１の複数の力に基づいて、ユーザが前記表面上に第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定し、
前記基準分布は、前記ユーザが前記表面上に所定の姿勢で立っていると判断した後の前記第１の複数の力に基づいて決定される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ユーザが前記表面上に第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定することは、
時間に関する前記第１の複数の力の複数のサンプルの分散値を決定することと、
分散値を所定の分散閾値と比較することとを含み、
分散値が分散しきい値未満である場合、ユーザは前記表面上に第１の所定の姿勢で立っていると判定される、
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラが、
装置が静止状態にあるかどうかを判断し、
装置が静止しており、ユーザが表面上に前記第１の所定の姿勢で立っていないと判断した場合、静止状態を維持する、
請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラが、
前記第１の複数の力に基づいて力の合計の閾値を決定し、
第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回るかどうかを判断し、
第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回ると判断すると、装置を静止状態に入らせ、または静止状態を維持する、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記表面が左側部分と右側部分とを含み、
前記コントローラが、
前記表面の左側部分に受けた第２の複数の力の第１の力と、前記表面の右側部分に受けた第２の複数の力の第２の力と、基準分布とに基づいて、目標旋回方向を決定し、
前記目標旋回方向に基づいてモータに１つ以上の第２の信号を供給する、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
水平面に対する前記表面のローリング角を測定するように構成されたローリング角測定装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記ローリング角に基づいて、前記複数の車輪のうちの少なくとも２つの間の差動回転速度を決定するよう構成されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラは、前記複数の車輪のうちの前記少なくとも２つの車輪の間の距離に基づいて前記差動回転速度を決定するようにさらに構成されている、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
水平面に対する前記表面のピッチ角を測定するように構成されたピッチ角測定装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記ピッチ角に基づいて前記モータの１つまたは複数のトルクを決定するようにさらに構成されている、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、
基準分布と第２の複数の力とに基づいて、目標加速度または目標減速度を決定し、
装置の現在の速度に基づいて加速限界または減速限界を決定し、
目標加速度が加速限界を超える場合、または目標減速度が減速度限界を超える場合、目標速度に達するように現在の速度を更新する複数の中間ステップを決定する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
輸送装置を制御するためにコンピュータで実行される方法であって、
輸送装置の表面の上または下に配置された複数の力センサから、複数の位置における第１の複数の力に関する情報を受信するステップと、
コントローラを介して、前記第１の複数の力に基づいて、前記複数の位置に関連付けられた基準分布を決定するステップと、
前記複数の力センサから、複数の位置における第２の複数の力に関する情報を受信するステップと、
前記コントローラを介して、基準分布および第２の複数の力に基づいて輸送装置の目標速度を決定し、コントローラを介して、輸送装置の１つまたは複数のモータに１つまたは複数の第１の信号を供給して、輸送装置を目標速度で移動させるステップとを含む、
方法。
【請求項１２】
前記コントローラ上で、前記第１の複数の力に基づいて、ユーザが表面上で第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記基準分布は、前記ユーザが前記表面上に所定の姿勢で立っていると判断した後の前記第１の複数の力に基づいて決定される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ユーザが表面上で第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定するステップは、
前記コントローラを介して、時間に関する第１の複数の力の複数のサンプルの分散値を決定するステップと、
分散値を所定の分散閾値と比較するステップとを含み、
分散値が分散閾値未満である場合、ユーザは表面上に第１の所定の姿勢で立っていると判定される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コントローラを介して、装置が静止状態にあるかどうかを判定するステップと、
装置が静止しており、ユーザが表面上に第１の所定の姿勢で立っていないと判断した場合、静止状態を維持するステップとをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記コントローラを介して、前記第１の複数の力に基づく力の合計の閾値を決定するステップと、
前記コントローラを介して、前記第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回るかどうかを判定するステップと、
第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回ると判断すると、装置を静止状態に入らせるか、または静止状態を維持させるステップとをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面が左側部分および右側部分を含み、
前記方法はさらに、
前記コントローラを介して、表面の左側部分で受けた第２の複数の力の第１の力と、表面の右側部分で受けた第２の複数の力の第２の力と、基準分布とに基づいて、輸送装置の目標旋回方向を決定し、目標旋回方向に基づいて、１つまたは複数の第２の信号を１つまたは複数のモータに供給するステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ以上の第２の信号は、前記複数の車輪のうちの少なくとも２つの間で差動回転速度を生成する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
水平面に対する前記表面のローリング角をローリング角測定装置から受け取るステップと、
前記コントローラを介して、前記ローリング角に基づく差分回転速度を決定するステップとをさらに含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記コントローラを介して、複数の車輪のうちの少なくとも２つの車輪間の距離に基づいて差動回転速度を決定するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記コントローラを介して、基準分布および第２の複数の力に基づいて目標加速度または目標減速度を決定するステップと、
前記コントローラを介して、装置の現在の速度に基づいて加速限界または減速限界を決定するステップと、
目標加速度が加速限界を超える場合、または目標減速度が減速度限界を超える場合、目標速度に達するように現在の速度を更新する複数の中間ステップを決定するステップとをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
ピッチ角測定装置から、水平面に対する前記表面のピッチ角を受け取るステップと、
前記ピッチ角に基づいて、前記モータの１つ以上のトルクを更新するために、１つ以上の第３の信号を１つ以上のモータに供給するステップとをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は２０１６年４月１９日に出願された「圧力センサおよびモータを備えた圧力制御電気自動車」と題する米国仮出願第６２／３２４，４９４号、および「自走式個人用輸送装置」と題する米国出願第１５／２７３，３１６号に基づき、それらの優先権を主張する。
【０００２】
本開示は輸送装置に関し、より詳細には、自走式個人用輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
スケートボード、ローラースケート、自転車などの個人用輸送装置は、代替の輸送モードを提供することによって、人々の移動性を高める。電気スケートボードのような自走式個人用輸送装置は、人を広範囲に比較的高速で輸送することができ、それによって人の移動性をさらに高める。
【０００４】
自走式個人用輸送装置は人々の移動性を高めることができるが、ユーザおよび他の人々に安全上の問題を引き起こす可能性がある。例えば、装置が適切に動作しない場合、装置が高速で移動しているときに、ユーザは装置から落下する可能性がある。装置は、他の人々と高速で衝突することもある。いずれの場合も怪我のおそれがある。
【０００５】
電気スケートボードなどの従来の自走式個人用輸送装置は、リモートコントローラによって制御することができる。しかしながら、これはユーザが２つの装置（例えば、リモートコントローラおよび電気スケートボード）と同時に対話することを必要とする。この場合、操作が直感的でなく、誤りを起こしやすいものとなる。
【０００６】
したがって、自走式個人用輸送装置を操作するための、効果的かつ直観的な手段を提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００７】
ここに開示する実施形態は、輸送装置を制御するためのシステムおよび方法を提供する。有利なことに、例示的な実施形態は、ユーザによって加えられる力の分布を検出し、力の分布に基づいて輸送装置の速度および方向のうちの少なくとも１つを調整することによって、輸送装置の操作を、ロバスト、フレキシブル、直感的、および容易なものとする。
【０００８】
一態様において、本開示は、輸送装置に関する。この装置は、複数の位置において複数の力を受ける表面と、前記表面の上または下に配置され、複数の力に関連する情報を提供する複数の力センサと、表面の下に設けられた複数の車輪であって、複数の車輪のうちの少なくとも１つがモータに結合されている複数の車輪と、コントローラとを含む。コントローラは、提供された情報に基づいて、複数の位置における第１の複数の力を決定し、第１の複数の力に基づいて、複数の位置に関連する基準分布を決定し、提供された情報に基づいて、第２の複数の力を決定し、基準分布および第２の複数の力に基づいて装置の目標速度を決定し、装置が目標速度で移動するようにモータに１つまたは複数の第１の信号を提供する。いくつかの実施形態では、コントローラは、目標旋回方向を決定し、目標旋回方向に基づいてモータに１つまたは複数の第２の信号を提供することができる。
【０００９】
別の態様では、本開示は、輸送装置を制御するためのコンピュータ実装方法に関する。この方法は、輸送装置の表面上またはその下に配置された複数の力センサから、複数の位置における第１の複数の力についての情報を受信するステップと、コントローラを介して、第１の複数の力に基づいて、複数の位置に関連付けられる基準分布を決定するステップと、複数の力センサから、複数の位置における第２の複数の力についての情報を受信するステップと、コントローラを介して、基準分布および第２の複数の力に基づいて輸送装置の目標速度を決定するステップと、コントローラを介して、１つ又はそれ以上の第１の信号を輸送装置の１つ又はそれ以上のモータに供給して、輸送装置を目標速度で移動させるステップと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、目標旋回方向を決定するステップと、目標旋回方向に基づいてモータに１つまたは複数の第２の信号を供給するステップとをさらに含む。
【００１０】
開示された実施形態のさらなる特徴および利点は、以下の説明において部分的に説明され、部分的には、説明から明らかであり、または開示された実施形態の実施によって学習され得る。開示される実施形態の特徴および利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘される要素および組み合わせによって実現および達成される。
【００１１】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、いずれも、例示および説明にすぎず、特許請求の範囲に記載された、開示された実施形態を限定するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本開示の例示的な実施形態を図示し、説明と共に、本開示の原理を説明する。
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の実施形態に一致する、例示的な輸送装置の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の実施形態に一致する、例示的な輸送装置の概略図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本開示の実施形態に一致する、例示的な輸送装置の概略図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本開示の実施形態に一致する、例示的な輸送装置の概略図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、本開示の実施形態に一致する、例示的な輸送装置の概略図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態と一致する、例示的な電動車輪の断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本開示の実施形態に一致する、例示的な力センサモジュールの概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本開示の実施形態に一致する、例示的な力センサモジュールの概略図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本開示の実施形態に一致する、例示的な力センサモジュールの概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａ〜３Ｃの例示的な力センサモジュールによる力の検出の例を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３Ａ〜３Ｃの例示的な力センサモジュールによる力の検出の例を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図３Ａ〜３Ｃの例示的な力センサモジュールによる力の検出の例を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本開示の実施形態と一致する例示的な構成を使用して、それに基づいて目標速度および目標方向を決定することができる力分布の変動の例を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本開示の実施形態と一致する例示的な構成を使用して、それに基づいて目標速度および目標方向を決定することができる力分布の変動の例を示す。
【図６】図６は、本開示の実施形態による、例示的な輸送装置の例示的な旋回動作を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の実施形態による、加速度限界を設定する例示的な方法を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示の実施形態による、加速度限界を設定する例示的な方法を示す。
【図８】図８は、本開示の実施形態による、輸送装置を制御するための例示的な方法のフローチャートである。
【図９】図９は、本開示の実施形態による、輸送装置を制御するための例示的なシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の実施形態は、輸送装置を制御するためのシステムおよび方法を提供する。本開示の実施形態は例えば、ある姿勢で装置に及ぼされる力の分布を変化させることによって、ユーザが輸送装置を制御することを可能にするシステムを提供する。システムは、その特定の姿勢に基づいて基準分布を決定することによって、システムをユーザの特定の姿勢に適応させることができる。このような配置により、輸送装置の制御がより強固になり、動作の性能と安全性の両方が改善される。
【００１４】
以下、本発明の実施形態および本開示の態様を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。便宜上、図面全体を通して同じ参照番号を使用して、同じまたは類似の部分を指す。
【００１５】
図１Ａ〜１Ｅは、本開示の実施形態と一致する、例示的な輸送装置１００を示す。図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、および１Ｅは、それぞれ、輸送装置１００の斜視図、上面図、底面図、正面図、および側面図を提供する。輸送装置１００はスケートボードとして構成され、複数の車輪、例えば、左前輪１１０ａおよび右前輪１１０ｂを含む前輪対と、左後輪１２０ａおよび左後輪１２０ｂを含む後輪対とを含むことができる。複数の車輪のうちの少なくとも１つは、ハブモータ駆動車輪、ギアモータ駆動車輪、ベルトモータ駆動車輪などの電動車輪とすることができる。例示的な例として、左前輪１１０ａおよび右前輪１１０ｂは、それぞれ、左側電気モータおよび右側電気モータによって駆動され得る。いくつかの実施形態では、左後輪１２０ａおよび右後輪１２０ｂをそれぞれ、左側電気モータおよび右側電気モータによって駆動することもできる。いくつかの実施形態では、一対の前輪（および／または一対の後輪）が、ギアボックスを介して、単一のモータによって駆動され得る。ギアボックスは、一対の車輪のそれぞれを、所定の回転速度で駆動するように構成することができ、異なる回転速度で車輪を駆動するように構成され得る。
【００１６】
輸送装置１００は、ユーザを支持するための上面を提供するデッキ１３０をさらに含み得る。力センサモジュール１４０が、デッキ１３０の上面の上または下に配置される。いくつかの実施形態では力センサモジュール１４０をデッキ１３０の上面に配置して力を直接受けることができ、一方、他の実施形態では力センサモジュール１４０を穿刺などの外部損傷から保護するために、いくつかの保護層または保護装置を力センサモジュール１４０に取り付けることができる。さらに、力センサモジュール１４０は、より効果的な保護のためにデッキ１３０内に設置されてもよく、または電気接続を簡素化し、デッキ１３０を通した穿孔を回避するためにデッキ１３０の底部に設置されてもよい。力センサモジュール１４０は、上面の所定の位置で受けた力を検出するように構成された１つまたは複数の力センサを含むことができる。例えば、図１Ｂに示されるように、力センサモジュール１４０は、デッキ部１３０ａ、デッキ部１３０ｂ、デッキ部１３０ｃ、デッキ部１３０ｄ、およびデッキ部１３０ｅにわたって分散され得る。いくつかの実施形態では、力センサモジュール１４０が力感知抵抗または力感知電気容量を有する電気力感知ユニットの薄層であってもよい。力感知ユニットは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）（ＰＶＤＦ）製の圧電薄膜センサ、歪みゲージ、機械的圧力センサ、または任意の他の力センサを含み得る。以下でより詳細に論じるように、そのような配置では、輸送装置１００は、デッキ部１３０ａ〜３０ｅに対応する力センサモジュール１４０の部分によって受け取られる力の分布（例えば、ユーザの体重によって加えられる）に基づいて制御することができる。力の分布は、ユーザの姿勢（例えば、直立、前傾、後傾、左傾、右傾など）に基づいて変化し得る。その結果、ユーザは、上面への作用によって、輸送装置１００の動きを制御することができる。
【００１７】
さらに、デッキ１３０は、一対のトラック１５０ａおよび１５０ｂが取り付けられる底面も含む。トラック１５０ａは、左前輪１１０ａおよび右前輪１１０ｂを底面に取り付けるように構成され、トラック１５０ｂは、左後輪１２０ａおよび右後輪１２０ｂを底面に取り付けるように構成される。トラック５０ａおよび５０ｂの少なくとも一方も回転可能であり、輸送装置１００に操舵を提供する。いくつかの実施形態では、前輪対のうちの少なくとも１つと後輪対のうちの少なくとも１つとの間の回転速度の差、または左輪対のうちの少なくとも１つと右輪対のうちの少なくとも１つとの間の回転速度の差を導入することによって、輸送装置１００の操舵がさらに容易にされ得る。例えば、左前輪１１０ａおよび右前輪１１０ｂがそれぞれ左側電気モータおよび右側電気モータによって駆動される場合、左側電気モータおよび右側電気モータを異なる回転速度で回転するように制御することができ、輸送装置１００の操縦を容易にする（例えば、旋回半径を減少させる）。
【００１８】
図１Ｃに示されるように、輸送装置００は、コントローラ１６０をさらに含む。コントローラ１６０は、（図１Ｃに示されるように）デッキ１３０の底面に取り付けられてもよく、またはデッキ１３０上またはデッキ１３０内の任意の場所に配置されてもよく、複数の車輪を駆動する１つまたは複数のモータの旋回方向および回転速度を制御するように構成されてもよい。コントローラ１６０は、１つ以上の既知の処理装置を含むことができる。例えば、プロセッサは、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたプロセッサのファミリ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｖｉｃｅｓ（登録商標）によって製造されたプロセッサのファミリ、または同様のものからのものであってもよい。あるいは、プロセッサがＡＲＭアーキテクチャに基づいてもよい。さらに、コントローラ１６０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを含むこともできる。コントローラ１６０は、本開示の実施形態と一致する１つ以上の方法を実行するようにプログラムされ得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、コントローラ１６０が、輸送装置１００の目標方向（例えば、前方、後方、左、または右）および目標移動速度を決定し、目標移動方向および目標移動速度を達成するように、１つまたは複数のモータを制御するように構成される。コントローラ１６０は、力センサモジュール１４０から、デッキ１３０の上面上の複数の所定位置で受けた力の大きさに関する情報を受けることができる。次いで、コントローラ１６０は、情報に基づいて力の分布を決定することができる。力の分布および輸送装置１００の動作状態に基づいて、コントローラ１６０は、輸送装置１００の目標速度および目標移動方向を決定することができる。
【００２０】
例えば、輸送装置１００が静止状態にある場合（例えば、装置が電源投入された直後、または、停止するように制御されている場合）、輸送装置１００は力の分布に基づいて、ユーザが所定の時間（例えば、５秒）の間安定して立っているかどうかを判定し得る。コントローラ１６０が、ユーザが少なくとも所定の時間安定して立っていると判断した（ユーザが真っ直ぐに立っていることを示し得る）場合、コントローラ１６０（および輸送装置１００）は初期化状態に入り、ここで、力の分布に基づいて基準分布を決定し、次いで、動作状態に入ることができる。以下で詳細に説明するように、基準分布は、力の分布の変化、およびユーザの姿勢変化を示すことができる変化の程度を検出するために使用することができる。コントローラ１６０は姿勢変化を信号として解釈して、輸送装置１００の動きを調整し、基準分布と力の更新された分布との間の関係に基づいて、信号の大きさを調整することができる。このような構成では、輸送装置１００の動きを調整するためのユーザの信号の検出が、異なるユーザの異なる体重、ならびにそれらの異なる立位姿勢を考慮に入れるようにカスタマイズすることができる。これにより、ユーザの信号をより正確に検出して輸送装置の動きを調整することが可能になり、したがって、システムはよりロバストになり得る。
【００２１】
動作状態において、コントローラ１６０は、力センサモジュール１４０から提供される情報に基づいて、上述したように、姿勢の変化を示す力の分布の変化があるかどうかを検出することができる。力の更新された分布と基準分布との間の関係に基づいて、コントローラ１６０は、輸送装置１００の目標速度および目標移動方向を決定することができる。例示的な例として、コントローラ１６０は、フロントデッキ部１３０ａで検出された力が他のセンサ部分で検出された力よりも大きいことを検出すると、輸送装置１００が前方に移動すべきであると決定することができる（方向Ａによって示されるように）。また、コントローラ１６０は、各デッキ部１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄで検出された力の大きさと、基準分布とに基づいて、輸送装置１００の目標速度を決定することもできる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、コントローラ１６０が力センサモジュール１４０からの情報に基づいて、任意の所与の時間にデッキ１３０の上面によって受けられた力の合計が閾値よりも低いと判断した後に、目標速度をゼロに設定することもできる。これは、例えば、ユーザが輸送装置１００から落下し（又は落下中に）、輸送装置１００を制御していないことを示し得る。閾値は、輸送装置１００が静止状態にあるときに初期値にプリセットすることができ、輸送装置１００が動作状態にあるときに、基準分布に基づいて（例えば、ユーザの体重を反映するために）更新することができる。このような構成により、輸送装置１００が、ユーザの制御下にない場合に、近くの人にぶつかる危険性を軽減することができる。
【００２３】
目標速度および目標移動方向を設定した後、コントローラ１６０は、目標速度および目標方向を達成するように、１つまたは複数のモータの旋回方向および回転速度を制御することができる。例えば、上述したように、コントローラ１６０は左前輪１１０ａを駆動する左側電気モータと、右前輪１１０ｂを駆動する右側電気モータとに信号を送信して、前輪対間に回転速度差を生じさせ、輸送装置１００を目標方向に沿って移動させることができる。また、コントローラ１６０は、左側電気モータおよび右側電気モータの両方に信号を送信して、モータを一定の回転速度で回転させて目標速度を達成するように制御することもできる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、コントローラ１６０を、目標速度および目標方向を制御するフィードバックシステムの一部とすることもできる。例えば、輸送装置１００は、電気モータの回転速度を検出するモータ速度センサを含んでもよい。電気モータの回転速度と、目標回転速度（輸送装置１００の目標移動速度に基づいて決定することができる）との間の差に基づいて、コントローラ１６０は電気モータに供給される信号を調整して、加速度（または減速度）を導入し、目標速度を達成することができる。加速（または減速）はシステムの所定の応答性に基づいて設定することができ、システムの所定の応答性は、輸送装置１００の異なる動作状態に従って、および異なる目的のために、設定することができる。例示的な例として、輸送装置１００が比較的高速で移動している場合、応答性は（例えば、性能を改善するために）増加され得るか、または、（例えば、安全性を改善するために）減少され得る。また、コントローラ１６０は（例えば、上面が受ける力の合計が閾値を下回っているという決定に基づいて）ユーザが輸送装置１００から落下した（または落下中である）という指示に応答して、目標速度をゼロに設定することを決定する場合、所定の時間（例えば、１秒）内にモータの回転速度をゼロに制御し、輸送装置１００が制御不能で移動している間に他人にぶつかる危険をさらに軽減することができる。
【００２５】
さらに、輸送装置１００は、方位センサ（例えば、慣性測定ユニット（ＩＭＵ））を含んでも良い。方位センサは、デッキ１３０の上面または底面に取り付けられるか、またはデッキ１３０内に配置され、デッキ１３０の現在の旋回角度および／または現在の旋回速度を検出するように構成される。次いで、コントローラ１６０は、輸送装置００の目標方向と現在の移動方向との間の差に基づいて、左側電気モータおよび右側電気モータに供給される信号を調整することができる。
【００２６】
さらに、ＩＭＵは例えば、輸送装置が上り坂または下り坂に進んでいることを示し得る輸送装置１００のピッチ角に関する情報を提供し得る。そのような場合、コントローラ１６０は、左側電気モータおよび右側電気モータに供給される信号を、それに応じて調整することもできる。例えば、ピッチ角が、輸送装置１００が上り坂を走行していることを示す場合、コントローラ１６０は、左側電気モータおよび右側電気モータの両方のトルクを増加させて、上り坂の移動に対してより多くの補助を提供し得る。また、ピッチ角が、輸送装置１００が下り坂を走行していることを示す場合、コントローラ１６０は、左側電気モータおよび右側電気モータの両方のトルクを減少させて（またはモータに逆制動トルクを発生させて）、速度を減少させてもよい。いくつかの実施形態では、輸送装置１００が、ピッチ角が水平線に対して±１５度の範囲内にあるときに、ピッチ角に従ってモータトルクを調整することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、コントローラ１６０がリモートコントローラ（図１Ａ〜１Ｅには示されていない）から信号を受信し、輸送装置１００の動作状態（および／または目標速度および目標移動方向）を制御することもできる。例示的な例として、コントローラ１６０は、リモートコントローラから信号を受信して、安全性の目的で、輸送装置１００を静止状態に維持することができる。コントローラ１６０はまた、バックアップとして（例えば、力センサモジュール１４０が故障したときに）輸送装置１００の目標速度および目標移動方向を設定するために、リモートコントローラから信号を受信してもよい。
【００２８】
図２は、本開示の実施形態と一致して、ハブモータによって駆動される例示的な左前輪１０ａの断面図である。例示的なハブモータ駆動車輪は、軸１１１と、軸受１１２、１１３と、軸１１に結合された内側ステータ１１４と、軸受１１２、１３を介して軸１１１に結合された外側ロータ１１５と、外側ロータ１１５に直接取り付けられた減衰タイヤ１１６とを含む。例示的なハブモータ駆動左前輪１１０ａはモータ（例えば、ステータ１１４およびロータ１１５）とタイヤ１６とを一緒に組み合わせ、タイヤ１１６はタイヤが取り付けられる金属ケースを駆動するためにアウタロータを使用する従来の電動車輪とは異なり、アウタロータに直接取り付けられる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、減衰タイヤ１１６が、外側ロータ１１５、内側ステータ１１４、および車輪の他の構成要素を保護するために振動を吸収する弾性材料を含む。また、地面に触れたときの摩耗を低減する摩耗性材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、減衰タイヤ１１６が、内層および外層（図２には図示せず）を含む。外層は、弾性が低く、地面に触れたときの摩耗性が高い材料で作られる。内層は振動を吸収する弾性の高い材料で作られた減衰部分として機能し、外側ロータ、内側ロータ、および車輪の他の構成要素を保護する。
【００３０】
図３Ａ〜３Ｃは、本開示の実施形態と一致する、力センサモジュール１４０の様々な例を示す。いくつかの実施形態では、図３Ａに示すように、力センサモジュール１４０は、デッキ１３０の上面を横切って延びる単一の力センサ領域を含むことができる。また、いくつかの実施形態では、図３Ｂに示されるように、力センサモジュール１４０は、前方力センサ領域１４０ａおよび後方力センサ領域１４０ｂを含むことができる。前方力センサ領域１４０ａはデッキ１３０の前方セクション（例えば、前方デッキ部１３０ａを含む）を横切って延在してもよく、後方力センサ領域１４０ｂはデッキ１３０の後方セクション（例えば、後方デッキ部１３０ｂを含む）を横切って延在してもよい。さらに、いくつかの実施形態では、図３Ｃに示すように、力センサモジュール１４０は前方力センサ領域１４０ｃ、左前方力センサ領域１４０ｄ、右前方力センサ領域１４０ｅ、左後方力センサ領域１ｆ、および右後方力センサ領域１４０ｇを含む、２つ以上の力センサ領域を含んでもよい。これらの力センサ領域の各々は、上述の１つ以上の力センサユニットを含むことができる。
【００３１】
図４Ａ〜４Ｃは、本開示の実施形態による、図３Ａ〜３Ｃに示す例示的な力センサを用いて力の分布を検出する例示的な構成を示す。例示的な例として、図４Ａを参照すると、ダイアグラム４０２は、図３Ａに示されるように、単一の力センサモジュール１４０で覆われた、デッキ１３０の上面に立つユーザの足領域３００ａおよび３００ｂの位置の１つの可能なセットを示す。さらに、ダイアグラム４０４は、足領域３００ａおよび３００ｂの位置の別の可能なセットを示す。センサモジュール１４０は、足領域３００ａにおいて、領域３１０ａにおける第１の力と、領域３１０ｂにおける第２の力とを検出することができる。力センサモジュール１４０は、また、足領域３００ｂにおいて、領域３２０ａにおける第３の力と、領域３２０ｂにおける第４の力とを検出することができる。次いで、力センサモジュール１４０は、力センサモジュール１４０内の第１、第２、第３、および第４の力、ならびにそれらの関連領域（領域３１０ａ、３１０ｂ、３２０ａ、および３２０ｂ）に関する情報をコントローラ１６０に提供することができ、コントローラ１６０は、それに応じて力の分布を決定することができる。例えば、ダイアグラム４０２の足領域３００ａおよび３００ｂの位置のセットに従って生成される力の分布に基づいて、コントローラ１６０は、方向Ｃに向かって輸送装置１００を操縦することを決定し得る。さらに、ダイアグラム４０４の足領域３００ａおよび３００ｂの位置のセットに従って生成される力の分布に基づいて、コントローラ１６０は、方向Ｄに向かって輸送装置１００を操縦することを決定し得る。
【００３２】
別の例示的な例として、図４Ｂは、図３Ｂの前方力センサ領域１４０ａおよび後方力センサ領域１４０ｂとそれぞれ部分的に重なる足領域３００ａおよび３００ｂを示す。図４Ｂを参照すると、ダイアグラム４１２は、前方センサ領域１４０ａおよび後方センサ領域１４０ｂ上の足領域３００ａおよび３００ｂの位置の１つの可能なセットを示し、ダイアグラム４１４は、前方力センサ領域１４０ａおよび後方力センサ領域１４０ｂ上の足領域３００ａおよび３００ｂの位置の別の可能なセットを示す。次いで、コントローラ１６０は、測定された力を、各センサ領域と、各センサ領域内で測定された力の位置とに関連付けることによって、力の分布を決定することができる。ダイアグラム４１２の足領域３００ａ、３００ｂの一組の位置に従って生成された力の分布に基づいて、コントローラ１６０は、例えば、方向Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、またはその間のいずれかの位置（例えば、方向Ａと方向Ｂの間）に向けて輸送装置１００を操縦するように決定することができ、さらに、ダイアグラム４１４の足領域３００ａ、３００ｂの一組の位置に従って生成された力の分布に基づいて、コントローラ１６０は、輸送装置１００を方向Ｂに向けて操縦するように決定する。
【００３３】
別の例示的な例として、図４Ｃのダイアグラム４２２は、足領域３００ａの領域３１０ａおよび領域３１０ｂがそれぞれ、図３Ｃの前方力センサ領域１４０ｃおよび右前方力センサ領域１４０ｅと重複し、足領域３００ｂの領域３２０ａおよび領域３２０ｂがそれぞれ、図３Ｃの左後方力センサ領域１４０ｃおよび右後方力センサ領域１４０ｅと重複することを示す。さらに、図４Ｃのダイアグラム４２４は、足領域３００ａの領域３１０ａおよび領域３１０ｂがそれぞれ、図３Ｃの前方力センサ領域１４０ｃおよび左前方力センサ領域１４０ｄと重複し、足領域３００ｂの領域３２０ａおよび領域３２０ｂがそれぞれ、図３Ｃの右後方力センサ領域１４０ｃおよび左後方力センサ領域４０ｅと重複することを示す。次いで、コントローラ１６０は、測定された力をセンサ領域のそれぞれに関連付けることによって、力の分布を決定することができる。ダイアグラム４２２の足領域３００ａおよび３００ｂの位置のセットに従って生成される力の分布に基づいて、コントローラ１６０は、方向Ｃに向かって輸送装置１００を操縦することを決定し得る。さらに、ダイアグラム４２４の足領域３００ａおよび３００ｂの位置のセットに従って生成される力の分布に基づいて、コントローラ１６０は、方向Ｄに向かって輸送装置１００を操縦することを決定し得る。
【００３４】
図５Ａおよび５Ｂは、本開示の実施形態と一致する例示的な構成を使用して、目標速度および目標方向を決定するために使用することができる、力分布の変形の例を示す。変形例は、図３Ｃに示すような力センサ領域１４０ｃ〜ｇを含む力センサモジュール１４０の例を使用して示されているが、この方法は図３Ａおよび図３Ｂの力センサモジュール１４０の例と併せて使用することもできることを理解されたい。
【００３５】
図５Ａに示されるように、チャート５００は、時間に対する力センサ領域１４０ｃ、１４０ｅ、１４０ｆ、および１４０ｇによって検出される力の変化を示す。例えば、図５Ｂを参照すると、基準時点から約１０秒後に、力センサ領域１４０ｃは３５Ｎ（ニュートン）の力を測定し、力センサ領域１４０ｄはＯＮの力を測定し、力センサ領域１４０ｅは８０Ｎの力を測定し、力センサ領域１４０ｆは４０Ｎの力を測定し、力センサ領域１４０ｇは５Ｎの力を測定する。また、基準時点から１５秒後に、力センサ領域１４０ｃは１０Ｎの力を測定し、力センサ領域１４０ｄはＯＮの力を測定し、力センサ領域１４０ｅは４０Ｎの力を測定し、力センサ領域１４０ｆは１０Ｎの力を測定し、力センサ領域１４０ｇはＯＮの力を測定する。
【００３６】
センサ領域間の力の分布、および時間に対する力の変化に基づいて、コントローラ１６０は、輸送装置１００の動作状態を決定することができる。例えば、図５Ａを参照すると、時間間隔５０２の間、輸送装置１００が初期化状態にあり、ユーザが装置に乗り込んだとき、力センサモジュール１４０によって検出される力は、時間に対して比較的大きな変動を示し得る。コントローラ１６０は、例えば、現在までに受信された検出力のサンプルの分散値を決定することによって、時間に対して比較的大きな力の変動があることを決定し、分散値を分散閾値と比較することができる。分散値が分散閾値を超える場合、コントローラ１６０は、ユーザが装置上で自分の立ち姿勢を調整している間は、輸送装置１００が静止状態に留まるべきであると判断することができる。
【００３７】
時間間隔５０４に進むと、ユーザの立ち姿勢が安定することにつれて、力センサモジュール１４０によって検出される力は、時間に対して比較的少ない変動を示し得る。その場合、コントローラ１６０は、検出された力のサンプルの分散値が分散閾値未満であることを決定することができる。この決定に基づいて、コントローラは、力の現在の分布に基づいて、力の基準分布を決定することができる。力の基準分布は、ユーザが輸送装置上で直立していることの指標として使用し得る。コントローラ１６０は、このような立ち姿勢を、輸送装置がその現在の状態（例えば、静止状態、または固定された動作方向および速度での動作状態）を維持する信号として解釈することができ、次いで、コントローラ１６０は力の分布の変化を検出した後に、動作の方向および／または速度の変化を決定するための基準として力の基準分布を使用することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、コントローラ１６０が前方デッキ部についての力基準（Ｓｆｒｏｎｔ）、後方デッキ部についての力基準（Ｓｒｅａｒ）、左側デッキ部についての力基準（Ｓｌｅｆｔ）、および右側デッキ部についての力基準（Ｓｒｉｇｈｔ）を計算することによって、力の基準分布を決定することができる。力センサ領域１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆ、１４０ｇによって検出される力の大きさが、それぞれＳ０、Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４であると仮定すると、コントローラ１６０は以下の例示的な式に従って、比率の分布の形式で基準分布を決定することができる。
Ｓｓｕｍ＝Ｓ０＋Ｓｌ＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４            （式１）
Ｓｆｒｏｎｔ＝（Ｓ０＋Ｓｌ＋Ｓ２）／Ｓｓｕｍ        （式２）
Ｓｒｅａｒ＝（Ｓ３＋Ｓ４）／Ｓｓｕｍ            （式３）
Ｓｌｅｆｔ＝（Ｓ０／２＋Ｓ１＋Ｓ３）／Ｓｓｕｍ      （式４）
Ｓｒｉｇｈｔ＝（Ｓ０／２＋Ｓ２＋Ｓ４）／Ｓｓｕｍ      （式５）
【００３９】
例示的な例として、図５Ａに戻ると、基準時点から約１０秒後に、力センサ領域１４０ｃ〜ｇはＳ０について３５Ｎ、Ｓ１について０Ｎ、Ｓ２について８０Ｎの読み、Ｓ３について４０Ｎの読み、およびＳ４について５Ｎの計測値を得る。上述の式１〜５に基づいて、基準分布は以下のように決定することができる。
【００４０】
【表１】
2019519415.tif 000003
【００４１】
表１は基準分布を示す。この基準分布は、ユーザが輸送装置１００上に安定して直立していることを示す。次いで、コントローラ１６０は、以下に説明するように、基準分布と力の現在の分布との間の関係に基づいて、ユーザの姿勢変化があるか否かと、姿勢変化によって信号で伝えられる動作の速度および方向の変化があるか否かと、変化の程度とを検出することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、動作状態に入る前に、コントローラ１６０はまた、力の合計Ｓｓｕｍを所定の初期閾値と比較する。力の合計Ｓｓｕｍは、典型的にはユーザの体重を反映する。コントローラ１６０が、Ｓｓｕｍが所定の初期閾値を下回っていると判断した場合、コントローラ１６０は、ユーザが輸送装置から落下し（または落下中で）、もはや輸送装置を制御していないと判断することができる。その場合、コントローラ１６０は、輸送装置を静止状態に維持するか、または輸送装置が動作状態にある場合、輸送装置を停止させる（目標速度をゼロに設定することによって）。一方、Ｓｓｕｍが所定の最初の閾値を超える場合、コントローラ１６０はＳｓｕｍに基づいて（例えば、Ｓｓｕｍの半分に等しくなるように閾値を設定することによって）閾値をアップデートし、力センサ領域１４０ｃ〜１４０ｇによって検出された力の合計を監視し続けてもよい。例えば、再び図５Ａを参照すると、間隔５１０の間に、コントローラ１６０は、現在の力の合計が更新された閾値を下回ることを決定し、輸送装置を停止させてもよい。
【００４３】
動作状態において、コントローラ１６０は、力センサ領域１４０ｃ〜ｇによって検出された力および基準分布に基づいて、力の分布の変更および変更の程度を決定してもよい。この変化に基づいて、コントローラ１６０は、輸送装置の動きの変化に対するユーザからの指示を決定してもよい。次いで、コントローラ１６０は、指示に基づいて、輸送装置の更新された速度および／または更新された移動方向を決定することができる。
【００４４】
例えば、動作状態では、力センサ領域１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆ、１４０ｇによって検出される力の大きさはそれぞれ、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４である。コントローラ１６０は、以下の例示的な式に基づいて、比Ｐｆｒｏｎｔ、Ｐｒｅａｒ、Ｐｌｅｆｔ、Ｐｒｉｇｈｔの組合せによって表される力の分布を決定することができる。
Ｐｓｕｍ＝Ｐ０＋Ｐｌ＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４            （式６）
Ｐｆｒｏｎｔ＝（Ｐ＋Ｐｌ＋Ｐ２）／Ｐｓｕｍ        （式７）
Ｐｒｅａｒ＝（Ｐ３＋Ｐ４）／Ｐｓｕｍ            （式８）
Ｐｌｅｆｔ＝（Ｐ０／２＋Ｐ１＋Ｐ３）／Ｐｓｕｍ      （式９）
Ｐｒｉｇｈｔ＝（Ｐ０／２＋Ｐ２＋Ｐ４）／Ｐｓｕｍ      （式１０）
【００４５】
次いで、コントローラ１６０は、力の分布Ｐｆｒｏｎｔ、Ｐｒｅａｒ、Ｐｌｅｆｔ、Ｐｒｉｇｈｔに基づいて、以下の例示式に基づき、前方への傾斜角度（ｄｆｏｒｗａｒｄ）および左側への傾斜角度（ｄｌｅｆｔ）を決定することができる。
ｄｆｏｒｗａｒｄ＝（Ｐｆｒｏｎｔ／Ｓｆｒｏｎｔ−Ｐｒｅａｒ／Ｓｒｅａｒ）×Ｋｆｏｒｗａｒｄ  （式１１）
ｄｌｅｆｔ＝（Ｐｌｅｆｔ／Ｓｌｅｆｔ−Ｐｒｉｇｈｔ／Ｓｒｉｇｈｔ）×Ｋｌｅｆｔ  （式１２）
【００４６】
ここで、ＫｆｏｒｗａｒｄおよびＫｉｅｆｔは、典型的な値５を有するスケーリングファクタとすることができる。
【００４７】
コントローラ１６０は、ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔに基づいて動きの方向の指示を決定することができる。例えば、ｄｆｏｒｗａｒｄがゼロを超える場合、コントローラ１６０は、ユーザが輸送装置に前方に移動するように合図をしていると決定してもよく、ｄｆｏｒｗａｒｄがゼロ未満である場合は、ユーザが輸送装置に後方に移動するように合図をしていると決定してもよい。また、ｄｌｅｆｔがゼロを超える場合、コントローラ１６０は、ユーザが左に移動するように輸送装置に合図をしており、ｄｌｅｆｔがゼロ未満である場合は、ユーザが右に移動するように輸送装置に合図をしている、と決定し得る。さらに、ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔの両方が０である場合、コントローラ１６０は、ユーザが、現在の動きの方向と速さを維持するよう輸送装置に合図をしている、と決定することができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、パラメータｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔが、水平線に対するユーザの傾斜角を表すことができる。以下に詳細に説明するように、ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔの値は、加速方向に沿って人間が加える力に関連付けることができる。ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔの大きさおよび方向（値が０を超えるか否かによって示される）に基づいて、コントローラ１６０は、輸送装置１００の目標速度および目標動作方向を決定することができる。
【００４９】
例示的な例として、間隔５０６内のある時点（例えば、基準時点から１５秒後）において、力センサ領域１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆ、および１４０ｇは、それぞれ、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４の値を、１１０Ｎ、０Ｎ、４０Ｎ、１０Ｎ、および０Ｎとして、取得する。上述の式６〜１２に基づいて、コントローラ１６０は、ｄｆｏｒｗａｒｄに対して５．４６°の値を得て、ｄｌｅｆｔに対して−１．０３°の値を得てもよい。ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔの値に基づいて、コントローラ１６０は、ユーザが、前方と右側との間の方向に沿って移動するように輸送装置に合図をしている、と決定することができる。コントローラ１６０は、力センサ領域１４０ｃ〜ｇから更新された力計測データを受信し続け、ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔの値を更新することができる。例えば、間隔５０８について、コントローラ１６０はｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄｌｅｆｔの更新値を取得し、更新値に基づいて、ユーザが、後方に移動するように輸送装置に合図をしている、と決定することができる。
【００５０】
さらに、上述したように、コントローラ１６０は力の合計を決定し、その合計を閾値と比較して、ユーザが輸送装置から落下したかどうか（または落下中であるかどうか）を決定してもよい。例えば、再び図５Ａを参照すると、基準時点から１５秒後に、力の合計は１６０Ｎであり、一方、初期化中に決定される閾値はＳｓｕｍの半分であり、８０Ｎに等しい。力の合計が閾値を超えたという判定に基づいて、コントローラ１６０はユーザがまだ輸送装置上に立っていると判定することができ、輸送装置の動作状態を維持することができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、左に傾斜する角度（ｄｌｅｆｔ）の決定に、デッキ３０のローリング角度を考慮に入れることができる。例示的な例として、図６に示されるように、輸送装置１００が旋回するとき、デッキ１３０は旋回方向に向かって傾斜し得る。傾斜はデッキの左右の縁部にかかる不均一な力によって生じることがあり、ｄｌｅｆｔの大きさを増大させることができる。例えば、輸送装置１００が左折している場合、実際の傾斜角は、力分布に基づいて決定されるｄｌｅｆｔよりも大きくなる。一方、輸送装置１１０が右折している場合、実際の傾斜角は力分布に基づいて決定されるｄｌｅｆｔよりも小さくなる（すなわち、より負になる）。ローリング角は、デッキ１３０の底面（または上面）に取り付けられたＩＭＵによって測定することができる。
【００５２】
輸送装置１００が旋回するときにデッキもある角度で回転することを考慮して、コントローラ１６０は、以下の例示的な式に基づいてデッキ１３０のローリング角度ｄｒｏｌｌを最初に決定することによってｄｌｅｆｔを決定することができる。
ｄｒｏｌｌ＝Ｐｒｏｌｌ−Ｓｒｏｌｌ        （式１３）
【００５３】
ここで、ＰｒｏｌｌはＩＭＵによって測定されたローリング角度であり、Ｓｒｏｌｌは基準ローリング角度である。Ｓｒｏｌｌは、基準分布が決定される初期化状態の間に決定することができ、輸送装置１００が直線で移動しており、回転していない状態に対応することもできる。
【００５４】
次いで、コントローラ１６０は、以下の例示的な式に基づいて、アップデートｄ’ｌｅｆｔを決定することができる。
ｄ’ｌｅｆｔ＝λｄｌｅｆｔ＋（１−λ）ｄｒｏｌｌ      （式１４）
【００５５】
パラメータλは、０〜１の範囲内の任意の値とすることができ、ＩＭＵの特性に基づいて決定することができる。λの値は例えば０．５とすることができる。
【００５６】
ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄ’ｌｅｆｔの値を決定した後、コントローラ１６０は、加速の値を決定することができる。ｄｆｏｒｗａｒｄの値は、前方方向（例えば、図１Ｂの方向Ａに沿って）に向かうユーザの身体の傾斜角を示すことができる。前進加速度ａｆｏｒｗａｒｄ（ｄｆｏｒｗａｒｄが負の場合は後進加速度）は、次の式で与えられる。
ａｆｏｒｗａｒｄ＝Ｋａｃｃ×ｄｆｏｒｗａｒｄ      （式１５）
【００５７】
ここで、前方加速度は前方への傾斜の程度に比例することができ、Ｋａｃｃは倍率であり、ｄｆｏｒｗａｒｄは、ラジアン単位の前方への傾斜角度である。Ｋａｃｃの典型的な値は１０であり得る。
【００５８】
次いで、コントローラ１６０は、以下の例示的な式に基づいて、輸送装置１００の目標前進／後退速度（Ｖｔａｒｇｅｔ）を決定することができる。
Ｖｔａｒｇｅｔ＝Ｖｃｕｒｒｅｎｔ＋ａｆｏｒｗａｒｄ×Ｔ      （式１６）
【００５９】
ここで、Ｔは、デッキ１３０上の力の分布が、ある所定値のｄｆｏｒｗａｒｄおよびａｆｏｒｗａｒｄをもたらす分布である期間である。
【００６０】
さらに、ｄ’ｌｅｆｔの値は、ユーザの身体の左側（またはｄ’ｌｅｆｔが負の場合は右側）に向かう傾斜角を示すことができる。求心加速度は、例えば、ステアリング（Ｗ）を提供する前輪（または後輪）対間の間隔と、車輪対間の線速度の差分（ΔＶ）とに関係する。車輪対（ΔＶ）間の線速度の差は、以下の例示的な式に基づいて決定することができる。
ΔＶ＝Ｋｄｉｆ×ｄ’ｌｅｆｔ            （式１７）
【００６１】
ここで、線速度（ΔＶ）の差は、左（または右）の傾きの程度に比例することができ、Ｋｄｉｆはスケーリングファクタである。いくつかの実施形態では、Ｋｄｉｆがステアリングを提供する前方（または後方）対（Ｗ）間の距離に関連付けられてもよい。
【００６２】
左車輪（例えば、左前輪１１０ａ）の目標線速度（ＶＬ．ｔａｒｇｅｔ）は右車輪（例えば、右前輪１１０ｂ）の目標線速度（ＶＲ．ｔａｒｇｅｔ）として、平均線速度（Ｖｔａｒｇｅｔ）および以下の式に基づいて決定することができる。
ＶＬ．ｔａｒｇｅｔ＝Ｖｔａｒｇｅｔ−ΔＶ        （式１８）
ＶＲ．ｔａｒｇｅｔ＝Ｖｔａｒｇｅｔ＋ΔＶ        （式１９）
【００６３】
いくつかの実施形態では、コントローラ１６０が輸送装置１００の現在の速度および前の動作状態に基づいて、加速度に制限を課すこともできる。例えば、図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、輸送装置１００が静止状態（すなわち、ゼロ速度）から動作状態にただ移行する場合、コントローラ１６０は、力の分布（およびｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄ’ｌｅｆｔの関連値）によって引き起こされ得る最大加速度にａ０の制限を課すことができる。輸送装置１００の速度が増加するにつれて、加速限界は、それがａｍａｘに達するまで増加することもできる。さらに、輸送装置１００の速度がＶ２を超えて増加するにつれて、輸送装置の速度が最高速度ｖｍａｘに到達する点まで加速限界が減少し、その点で加速限界が０になり得る。その場合、速度の更なる増加は許容されない。このような構成により、輸送装置１００の動作の安全性を向上させることができる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、輸送装置１００が目標速度および目標方向に基づいて移動の速度および方向を制御するために、コントローラ１６０を含むフィードバックシステムを含むことができる。例えば、目標前進／後進速度Ｖｔａｒｇｅｔを決定した後、コントローラ１６０は離散ステップ間の時間間隔内の加速（または減速）が図７Ａによる加速（または減速）限度を超えないように、速度を増加（または減少）する離散ステップの数を決定することができる。各離散ステップについて、コントローラ１６０は中間目標速度を決定し、次いで、モータに中間目標速度を達成させるために、モータ駆動信号をモータに生成することができる。コントローラ１６０はまた、モータの回転速度を測定するように構成された１つ以上のモータセンサから情報を受信し、中間目標速度とモータの現在の線速度（回転速度に基づいて得られる）との間の差に基づいて、信号の大きさを決定することができる。いくつかの実施形態ではフィードバックシステムの所定の動的特性を達成するために（例えば、ある程度の安定性を達成するために）、コントローラ１６０は、中間目標速度と現在の線速度との間の差に基づいてモータ駆動信号を生成する比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラを実装することもできる。さらに、輸送装置１００は、ＩＭＵからの情報に基づいて、輸送装置１００の回転角および／または回転速度を決定し、ハンドル対を駆動するモータに送信される信号を、回転角（および／または回転速度）と目標方向（ｄｆｏｒｗａｒｄおよびｄ’ｌｅｆｔから決定される）との間の差異に基づいて制御し、さらに、上述したように、輸送装置１００は装置が上り坂または下り坂を走行していることを示すピッチ角を決定し、それに応じてモータに送信される信号を制御して、それらのトルクを変更する（例えば、上り坂の動作のためのトルクを増加させる、トルクを減少させる、または下り坂の動作のための逆トルクを導入する、など）ことができる
ここで、本開示の実施形態による、輸送装置を制御するための例示的なプロセス８００を実行するステップのシーケンスを示す図８を参照する。図８のプロセスは、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組合せで実施することができる。限定ではなく説明を目的として、プロセス８００は開示されたプロセスがコントローラ１６０で実行されるソフトウェアによって実行され得るように、輸送装置１００の文脈で説明される。
【００６５】
ステップ７０２において、コントローラ１６０は第１の動作状態に入る。第１の動作状態は例えば、輸送装置１００が静止している初期化状態であり得る。これは、輸送装置１００がちょうど始動されたとき、またはちょうど停止したときに起こり得る。
【００６６】
ステップ７０４において、コントローラ１６０は、輸送装置１００の上面が受けた力の第１の分布を決定する。力の第１の分布は、力センサ領域１４０ｃ〜ｇによって提供される情報に基づいて決定することができる。
【００６７】
ステップ７０６において、コントローラ１６０は、力の合計が所定の力閾値を超えているかどうかを判断し、ユーザが輸送装置から落下したかどうか（または落下中であるかどうか）を検出する。コントローラ１６０が、力の合計が所定の力閾値を超えないと判断した場合、コントローラ１６０はステップ７０８に進み、輸送装置１００の目標速度をゼロに設定して、それを停止させることができる。その後、コントローラ１６０はステップ７０２に戻り、第１の動作状態に入る（または維持する）ことができる。
【００６８】
一方、コントローラ１６０が、力の合計が所定の力閾値を超えていると判断した場合、ステップ７０６において、コントローラ１６０はステップ７１０に進み、力の第１の分布に基づいて、表面上に立っているユーザの姿勢を検出することができる。検出は、力分布データが安定した立位などの所定の姿勢を示すかどうかを判定することを含むことができる。この決定は例えば、現在の時点まで受けた力のサンプルの分散値に基づくことができる。コントローラ１６０がステップ７１２において、安定した立ちが検出されないと判断した場合（例えば、ユーザがまだ姿勢を調整していること、または単に輸送装置を立ち上げていることなどのため、分散値が分散閾値を超える場合）、コントローラ１６０は、７０４に戻って、力の更新されたセットを取得し得る。
【００６９】
一方、安定した立位が検出されたとコントローラ１６０が判断した場合（ステップ７１２）、コントローラ１６０はステップ７１４に進み、基準分布を決定し、力の第１の分布に基づいて力の閾値を更新することができる。基準分布の決定は例えば、上述した式１〜式５に基づくことができる。力の閾値は例えば、力の第１の分布の合計の半分として更新することもできる。
【００７０】
ステップ７１４で基準分布を決定した後、コントローラ１６０はステップ７１６に進み、第２の動作状態に入ることができる。第２の動作状態は例えば、コントローラ１６０が輸送装置１００の移動の方向および速度を制御できる動作状態であってもよい。
【００７１】
ステップ７１６において第２の動作状態に入った後、コントローラ１６０はステップ７１８に進み、輸送装置１００の上面で受けた力の第２の分布を決定することができる。力の第２の分布は力センサ領域、例えば、１４０ｃ〜１４０ｇによって提供される情報に基づいて決定することができる。
【００７２】
ステップ７１８で力の第２の分布を決定した後、コントローラ１６０はステップ７２０に進み、力の第２の分布の合計が更新された力閾値を超えるかどうかを決定することができる。合計が更新された力閾値を超えない場合（これはユーザが輸送装置から落下した（または落下中）を示し得る）、コントローラ１６０はステップ７０８に進んで、目標速度をゼロに設定することができる。そしてステップ７０２に戻って、第１の動作状態に再び進み、合計が更新された力閾値を超える場合、コントローラ１６０はステップ７２２に進んで、力の第２の分布、および上記の式６〜１９に基づく基準分布に基づいて、輸送装置１００の目標方向および目標速度を決定し得る。例えば、コントローラ１６０は、前方／後方移動のための線形加速度および目標線形速度を決定することができる。コントローラ１６０はまた、ステアリング車輪対に対するモータの回転速度の差を決定し、その差に基づいて車輪対の各車輪に対する目標速度を決定してもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ１６０がデッキ１３０のローリング角度に関する情報も受信し、上述した式１３および１４に基づいて、ローリング角度を目標方向および目標速度の決定に含めることができる。
【００７３】
目標方向および目標速度を決定した後、コントローラ１６０はステップ７２４に進み、輸送装置１００を目標方向に向かって目標速度で移動させることができる。例えば、コントローラ１６０は加速度が所定の限界値を超えないように、輸送装置１００の線速度を変更する際の中間ステップの数を決定してもよく、この限界値もまた、図７Ａおよび７Ｂに示すように速度に相関させることができる。コントローラ１６０はまた、輸送装置１００の直線速度、回転速度および／または回転角度を監視し、監視された速度および角度情報に基づいてモータに供給される信号を調整するフィードバックループの一部であってもよい。次いで、コントローラ１６０は、ステップ７１８に戻って、力の更新された第２の分布を受信することができる。
【００７４】
次に、開示された実施形態に従って使用され得る例示的なシステム９００を示す図９を参照する。システム９００は、図１Ｃの１つまたは複数のコントローラ１６０と、１つまたは複数のセンサ９３０とを含むことができる。コントローラ１６０は、１つまたは複数のプロセッサ９２０、１つまたは複数のＩ／Ｏ装置９２２、および１つまたは複数のメモリ９２４を含むことができる。いくつかの実施形態では、システム９００が開示された実施形態と一致する１つまたは複数の動作を実行するために、モバイルコンピューティング装置、汎用コンピュータなどの形態をとることができる。
【００７５】
プロセッサ９２０は、１つまたは複数の既知の処理装置を含むことができる。例えば、プロセッサは、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたプロセッサのファミリ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｖｉｃｅｓ（登録商標）によって製造されたプロセッサのファミリ等から得られるものであってもよい。あるいは、プロセッサは、ＡＲＭアーキテクチャに基づいてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサがモバイルプロセッサであってもよい。開示された実施形態は、コントローラ１６０内に構成されたいかなるタイプのプロセッサにも限定されない。
【００７６】
Ｉ／Ｏ装置９２２は、コントローラ１６０によってデータを受信および／または送信することを可能にするように構成された１つまたは複数の装置とすることができる。Ｉ／Ｏ装置９２２は、センサ９３０および１つまたは複数のモータ（図９には示さず）などの他の機械的構成要素および装置と通信し、かつ／またはその他の機械的構成要素および装置を制御するために、１つまたは複数の通信装置およびインターフェース、ならびに任意の必要なアナログ−デジタル変換器およびデジタル−アナログ変換器を含み得る。
【００７７】
メモリ９２４は、開示された実施形態に関連する機能を実行するためにプロセッサ９２０によって使用されるソフトウェア命令を記憶するように構成された１つ以上の記憶装置を含み得る。例えば、メモリ９２４は、プロセッサ９２０によって実行されるときに１つ以上の動作を実行するプログラム９２６などのソフトウェア命令を記憶するように構成されてもよい。例えば、メモリ９２４は、開示された実施形態の機能を実行する、ユーザレベルアプリケーションなどの単一のプログラム９２６を含むことができ、または複数のソフトウェアプログラムを含むことができる。さらに、プロセッサ９２０は、コントローラ１６０から離れた位置にある１つまたは複数のプログラム（またはその一部）を実行することができる。さらに、メモリ９２４は例えば、ソフトウェアプログラム９２６によって使用されるデータを格納するように構成されてもよい。
【００７８】
センサ９３０は、例えば、力センサ、モータ速度センサ、ＩＭＵなどを含むことができる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、システム９００を輸送装置１００として構成することができ、ソフトウェアプログラム９２６はコントローラ１６０によって実行されると、デッキ１３０によって受け取られ、センサ９３０によって検出される力の分布に基づいて輸送装置１００を制御する方法を実行する１つまたは複数のソフトウェアモジュールを含むことができる。この方法は例えば、図８のプロセス８００を含むことができる。
【００８０】
例示的な実施形態を例示する上記の説明および添付の図面は、限定として解釈されるべきではない。様々な機械的、組成的、構造的、化学的、電気的、および動作上の変更が、均等物を含むこの説明および特許請求の範囲から逸脱することなく行われ得る。場合によっては、本開示を不明瞭にしないように、周知の構造および技術は詳細に図示または説明されていない。当業者および本明細書で提供される教示にアクセスできる者は、すべて本開示の範囲に入る追加の修正、応用、実施形態、および等価物の置換を認識できるであろう。
【００８１】
さらに、当業者は、本開示が基づく概念が本開示のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法、およびシステムを設計するための基礎として容易に使用され得ることを理解する。したがって、添付の特許請求の範囲は、前述の説明によって限定されるとみなされるべきではない。
【図１Ａ】
2019519415.tif 000004
【図１Ｂ】
2019519415.tif 000005
【図１Ｃ】
2019519415.tif 000006
【図１Ｄ】
2019519415.tif 000007
【図１Ｅ】
2019519415.tif 000008
【図２】
2019519415.tif 000009
【図３Ａ】
2019519415.tif 000010
【図３Ｂ】
2019519415.tif 000011
【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
2019519415.tif 000013
【図４Ｂ】
2019519415.tif 000014
【図４Ｃ】
2019519415.tif 000015
【図５Ａ】
2019519415.tif 000016
【図５Ｂ】
2019519415.tif 000017
【図６】
2019519415.tif 000018
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2019519415.tif 000020
【図８】
2019519415.tif 000021
【図９】
2019519415.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月15日(2017.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上の複数の位置で複数の力を受ける表面と、
前記表面を提供するデッキであって、ユーザを支持し、当該デッキの上に立つユーザの姿勢に基づいて前記複数の力が変化する、デッキと、
前記表面の上または下に配置され、表面上の複数の力に関する情報を提供する複数の力センサと、
表面の下の複数の車輪であって、複数の車輪の各々がモータに連結されている複数の車輪と、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記複数の力センサによって提供される情報に基づいて、複数の位置における第１の複数の力を決定し、
前記第１の複数の力に基づいて、前記複数の位置に関連付けられた基準分布を決定し、
前記複数の力センサによって提供される情報に基づいて、第２の複数の力を決定し、
前記基準分布と前記第２の複数の力とに基づいて、装置の目標速度を決定し、
前記装置を目標速度で移動させるために、１つ以上の第１の信号を前記モータに供給する、
輸送用装置。
【請求項２】
前記コントローラが、前記第１の複数の力に基づいて、ユーザが前記表面上に第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定し、
前記基準分布は、前記ユーザが前記表面上に所定の姿勢で立っていると判断した後の前記第１の複数の力に基づいて決定される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ユーザが前記表面上に第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定することは、
時間に関する前記第１の複数の力の複数のサンプルの分散値を決定することと、
分散値を所定の分散閾値と比較することとを含み、
分散値が分散しきい値未満である場合、ユーザは前記表面上に第１の所定の姿勢で立っていると判定される、
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラが、
装置が静止状態にあるかどうかを判断し、
装置が静止しており、ユーザが表面上に前記第１の所定の姿勢で立っていないと判断した場合、静止状態を維持する、
請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラが、
前記第１の複数の力に基づいて力の合計の閾値を決定し、
第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回るかどうかを判断し、
第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回ると判断すると、装置を静止状態に入らせ、または静止状態を維持する、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記表面が左側部分と右側部分とを含み、
前記コントローラが、
前記表面の左側部分に受けた第２の複数の力の第１の力と、前記表面の右側部分に受けた第２の複数の力の第２の力と、基準分布とに基づいて、目標旋回方向を決定し、
前記目標旋回方向に基づいてモータに１つ以上の第２の信号を供給する、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
水平面に対する前記表面のローリング角を測定するように構成されたローリング角測定装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記ローリング角に基づいて、前記複数の車輪のうちの少なくとも２つの間の差動回転速度を決定するよう構成されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラは、前記複数の車輪のうちの前記少なくとも２つの車輪の間の距離に基づいて前記差動回転速度を決定するようにさらに構成されている、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
水平面に対する前記表面のピッチ角を測定するように構成されたピッチ角測定装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記ピッチ角に基づいて前記モータの１つまたは複数のトルクを決定するようにさらに構成されている、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、
基準分布と第２の複数の力とに基づいて、目標加速度または目標減速度を決定し、
装置の現在の速度に基づいて加速限界または減速限界を決定し、
目標加速度が加速限界を超える場合、または目標減速度が減速度限界を超える場合、目標速度に達するように現在の速度を更新する複数の中間ステップを決定する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
輸送装置を制御するためにコンピュータで実行される方法であって、
輸送装置の表面の上または下に配置された複数の力センサから、複数の位置における第１の複数の力に関する情報を受信するステップであって、前記表面は、立っているユーザを支持するデッキによって提供され、当該デッキに立つユーザの姿勢に基づいて前記複数の力が変化する、ステップと、
コントローラを介して、前記第１の複数の力に基づいて、前記複数の位置に関連付けられた基準分布を決定するステップと、
前記複数の力センサから、複数の位置における第２の複数の力に関する情報を受信するステップと、
前記コントローラを介して、基準分布および第２の複数の力に基づいて輸送装置の目標速度を決定し、コントローラを介して、輸送装置の１つまたは複数のモータに１つまたは複数の第１の信号を供給して、輸送装置を目標速度で移動させるステップとを含む、
方法。
【請求項１２】
前記コントローラ上で、前記第１の複数の力に基づいて、ユーザが表面上で第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記基準分布は、前記ユーザが前記表面上に所定の姿勢で立っていると判断した後の前記第１の複数の力に基づいて決定される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ユーザが表面上で第１の所定の姿勢で立っているかどうかを判定するステップは、
前記コントローラを介して、時間に関する第１の複数の力の複数のサンプルの分散値を決定するステップと、
分散値を所定の分散閾値と比較するステップとを含み、
分散値が分散閾値未満である場合、ユーザは表面上に第１の所定の姿勢で立っていると判定される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コントローラを介して、装置が静止状態にあるかどうかを判定するステップと、
装置が静止しており、ユーザが表面上に第１の所定の姿勢で立っていないと判断した場合、静止状態を維持するステップとをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記コントローラを介して、前記第１の複数の力に基づく力の合計の閾値を決定するステップと、
前記コントローラを介して、前記第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回るかどうかを判定するステップと、
第２の複数の力の合計が、合計の力の閾値を下回ると判断すると、装置を静止状態に入らせるか、または静止状態を維持させるステップとをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面が左側部分および右側部分を含み、
前記方法はさらに、
前記コントローラを介して、表面の左側部分で受けた第２の複数の力の第１の力と、表面の右側部分で受けた第２の複数の力の第２の力と、基準分布とに基づいて、輸送装置の目標旋回方向を決定し、目標旋回方向に基づいて、１つまたは複数の第２の信号を１つまたは複数のモータに供給するステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ以上の第２の信号は、前記複数の車輪のうちの少なくとも２つの間で差動回転速度を生成する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
水平面に対する前記表面のローリング角をローリング角測定装置から受け取るステップと、
前記コントローラを介して、前記ローリング角に基づく差分回転速度を決定するステップとをさらに含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記コントローラを介して、複数の車輪のうちの少なくとも２つの車輪間の距離に基づいて差動回転速度を決定するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記コントローラを介して、基準分布および第２の複数の力に基づいて目標加速度または目標減速度を決定するステップと、
前記コントローラを介して、装置の現在の速度に基づいて加速限界または減速限界を決定するステップと、
目標加速度が加速限界を超える場合、または目標減速度が減速度限界を超える場合、目標速度に達するように現在の速度を更新する複数の中間ステップを決定するステップとをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
ピッチ角測定装置から、水平面に対する前記表面のピッチ角を受け取るステップと、
前記ピッチ角に基づいて、前記モータの１つ以上のトルクを更新するために、１つ以上の第３の信号を１つ以上のモータに供給するステップとをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【国際調査報告】
2019519415.tif 000023
2019519415.tif 000024
2019519415.tif 000025
2019519415.tif 000026
2019519415.tif 000027